광경화성수지

[생기원R&D] 광경화 폴리머 기반 초소형 3D 프린팅 제조 기술

3D 프린팅은 플라스틱, 금속, 세라믹 등 다양한 재료를 층층이 쌓아 복잡한 형상의 입체물을 빠르게 제작하는 기술입니다. 그중에서도 디지털 마이크로미러 디바이스를 활용하는 DLP 방식은 높은 정밀도와 빠른 조형 속도라는 강력한 장점을 지니고 있습니다. 하지만 실제 산업 현장에서는 초기 접착 불량이나 재료가 고르게 입혀지지 않는 리코팅 문제, 그리고 의도보다 더 많이 굳어버리는 오버큐어 현상 같은 기술적 난제들이 존재해 왔습니다. 한국생산기술연구원은 이러한 공정상의 오류를 극복하기 위해 장비에 최적화된 공정 조건을 도출하고 이를 적용한 고성능 3D DLP 프린터를 개발하는 데 성공했습니다. 연구원이 개발한 3D DLP 프린터는 UV 램프에서 조사된 405nm 파장의 빛을 마이크로미러를 통해 정교하게 제어합니다. 단면 데이터의 형상에 따라 각 미러가 반사각을 조절하며 광경화성 수지를 면 단위로 선택적으로 경화시켜 적층해 나가는 방식입니다. 특히 공정의 완성도를 높이기 위해 싱글 레이어 테스트, 리코팅 테스트, 접착(Adhesion) 테스트, 오버큐어 테스트 등 체계적인 단계별 검증 과정을 거칩니다. 이러한 철저한 최적화 과정을 통해 재료 낭비를 최소화하는 것은 물론, 마이크로미터 단위의 미세한 오차조차 허용하지 않는 고정밀 제품을 안정적으로 생산할 수 있는 기반을 마련했습니다. 한국생산기술연구원은 나노 스케일부터 밀리미터 단위에 이르기까지 폭넓은 공정 연구를 진행하며 기술의 완성도를 높여왔습니다. 그 결과 3D 뼈 스캐폴드, 인공 혈관, 마이크로니들 등 고도의 정밀함이 요구되는 의료 기기는 물론, 오가노이드 배양을 위한 몰드와 바이오칩 제작까지 가능해졌습니다. 연구팀은 향후 자율 제조 기술을 도입하여 생산성을 극대화하고, 다양한 연구 기관과의 협업을 통해 환자 개개인에게 최적화된 의료 솔루션을 제공할 계획입니다. 이러한 창의적인 공정 혁신은 인류의 건강한 삶과 밝은 미래를 설계하는 데 핵심적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.